UNO STUDIO DELL’ARROSSAMENTO DOVUTO ALLA POLVERE SU NGC 5548

Nuclei galattici attivi più potenti del previsto

A causa degli effetti di attenuazione della polvere, i nuclei galattici attivi sono ancora più potenti del previsto. È la conclusione di un nuovo studio pubblicato su Mnras, i cui risultati implicano che nell'ultravioletto, dove viene irradiata la maggior parte dell'energia, un tipico nucleo galattico attivo sta emettendo un ordine di grandezza in più di energia di quanto si è sempre pensato

     20/01/2023
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Impressione artistica di come potrebbe apparire la polvere attorno a un nucleo galattico attivo vista da un anno luce di distanza. Crediti: Peter Z. Harrington

Alimentati da buchi neri supermassicci che inghiottono materia al centro delle galassie, i nuclei galattici attivi – Agn, dall’inglese active galactic nuclei – sono le più potenti sorgenti stabili compatte di energia dell’universo. È noto da tempo che gli Agn più luminosi superano di gran lunga la luce combinata dei miliardi di stelle presenti nelle loro galassie ospiti. Ora, un nuovo studio pubblicato su Monthly Notice of the Royal Astronomical Society indica che in realtà gli scienziati hanno sempre sottovalutato la produzione di energia di questi oggetti, non riconoscendo la misura in cui la loro luce è oscurata dalla polvere.

«Quando ci sono piccole particelle che si frappongono lungo la nostra linea di vista, questo fa sembrare le cose dietro di loro più fioche. Lo vediamo al tramonto in qualsiasi giornata limpida, quando il sole sembra più debole», afferma Martin Gaskell della Uc Santa Cruz, primo autore dell’articolo in cui viene riportata la scoperta.

Secondo il ricercatore, sebbene sia noto da molto tempo il ruolo della polvere nell’oscurare la luce dei nuclei galattici attivi, l’entità dell’oscuramento è controversa ed è sempre stata ritenuta trascurabile: «Abbiamo dimostrato che non è così e che la luce ultravioletta lontana di un tipico nucleo galattico attivo è oscurata di un fattore importante», sostiene Gaskell.

Il team è giunto a questa conclusione studiando l’effetto di arrossamento della polvere sulla luce proveniente da uno dei nuclei galattici attivi più studiati: Ngc 5548, una galassia di Seyfert di tipo I a circa 245 milioni di anni luce di distanza, nella costellazione di Boote, la cui intensa luminosità è causata da un flusso di materia che cade in un buco nero supermassiccio di 65 milioni di masse solari.

Proprio come l’atmosfera terrestre fa apparire il Sole più rosso e più fioco al tramonto, così la polvere nei nuclei galattici attivi li fa apparire più rossi di quanto non siano in realtà. L’entità dell’arrossamento è correlata all’entità dell’oscuramento.

Gli scienziati quantificano i colori delle sorgenti misurando i rapporti dell’intensità della luce a diverse lunghezze d’onda. Mentre sappiamo qual è il colore non arrossato del Sole, c’è stato molto dibattito sui colori non arrossati dei vari tipi di emissione dai nuclei galattici attivi. Questo perché, sebbene semplici teorie prevedano i colori intrinseci e non arrossati, c’erano dubbi sul fatto che queste semplici teorie si applicassero ai nuclei galattici attivi.

Immagine di Ngc 5548 ripresa dal telescopio spaziale Hubble. Crediti: Esa/Hubble

Nel nuovo studio di Ngc 5548, i ricercatori hanno utilizzato sette diversi indicatori della quantità di polvere e li hanno trovati tutti in buon accordo. Inoltre, l’oscuramento di Ngc 5548 dovuto alla polvere è risultato essere più di dieci volte l’oscuramento causato dalla polvere mentre guardiamo fuori dalla nostra galassia.

«Il buon accordo tra i diversi indicatori della quantità di arrossamento è stata una piacevole sorpresa», riporta Gaskell. «Sostiene con forza semplici teorie di emissione da nuclei galattici attivi. Non sono necessarie spiegazioni esotiche dei colori. Questo rende la vita più semplice per i ricercatori e sta accelerando la nostra comprensione di ciò che accade quando i buchi neri ingoiano materiale».

I colori di Ngc 5548 sono tipici di altri nuclei galattici attivi, il che ha implicazioni ad ampio raggio. A causa degli effetti di attenuazione della polvere, i nuclei galattici attivi sono ancora più potenti di quanto si pensasse. I risultati implicano che nell’ultravioletto, dove viene irradiata la maggior parte dell’energia, un tipico nucleo galattico attivo sta emettendo un ordine di grandezza in più di energia di quanto si pensasse in precedenza, conclude Gaskell.

Un’altra implicazione, sempre secondo il ricercatore, è che i nuclei galattici attivi sono molto simili, e quelle che fino a quel momento erano state ritenute importanti differenze fondamentali tra loro sono in realtà solo le conseguenze di diverse quantità di arrossamento da parte della polvere.

Infine, una curiosità su questo lavoro che potrà portare nuovi stimoli ai lettori più giovani: i coautori di Gaskell – Frances Anderson (ora all’Harvey Mudd College), Sufia Birmingham (ora all’Università di Princeton) e Samhita Ghosh (ora all’Uc Berkeley) – hanno lavorato a questo progetto come studenti delle scuole superiori, mentre stavano svolgendo il loro tirocinio scientifico presso la Ucsc.

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